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1 绪论 1

1.1 流体力学的任务、发展概况和研究方法 1

1.2 作用于流体上的力 2

1.2.1 质量力 2

1.2.2 表面力 2

1.3 流体的主要物理性质 2

1.3.1 流体的质量与流体所受重力 3

1.3.2 粘性 4

1.3.3 压缩性 5

本章小结 6

思考题 6

习题 6

2 流体静力学 8

2.1 流体静压强的特性 8

2.2 欧拉平衡微分方程 10

2.2.1 欧拉平衡微分方程 10

2.2.2 重力作用下流体的压强分布规律 11

2.3 液体压强的测量 13

2.3.1 绝对压强、相对压强、真空度 13

2.3.2 测压管 15

2.3.3 水银测压计 15

2.3.4 水银压差计 15

2.3.5 金属测压计与真空计 16

2.4 静止流体对平面的作用力 17

2.4.1 解析法 18

2.4.2 图解法 19

2.5 静止流体对曲面的作用力 21

2.5.1 总压力的大小、方向、作用点 21

2.5.2 压力体 22

2.5.3 浮力 23

本章小结 25

思考题 25

习题 26

3 流体运动学 29

3.1 描述流体运动的两种方法 29

3.1.1 拉格朗日法和欧拉法 29

3.1.2 欧拉法中流体运动的基本概念 33

3.2 流体运动的连续性方程 35

3.2.1 流体的连续性微分方程 35

3.2.2 总流的连续性方程 36

3.3 流体微团运动的分析 37

3.3.1 线变形速率（线变率） 38

3.3.2 角变形速率（角变率） 38

3.3.3 旋转角速度（角转速） 39

3.3.4 流体微团运动的组合表达 39

3.4 无旋运动（无涡流）与有旋运动（有涡流） 40

3.4.1 无旋运动与有旋运动 40

3.4.2 涡量与环量 41

本章小结 42

思考题 42

习题 42

4 理想流体动力学和恒定平面势流 44

4.1 欧拉运动微分方程 44

4.2 理想流体恒定元流的伯努利方程 45

4.2.1 沿流线的伯努利积分和在重力场中的伯努利方程 45

4.2.2 由动能定理推导理想流体恒定元流的伯努利方程 46

4.3 元流伯努利方程的意义和应用 47

4.3.1 元流伯努利方程的物理意义 47

4.3.2 元流伯努利方程的几何意义 47

4.3.3 毕托管原理 48

4.4 恒定平面势流的流速势函数和流函数 49

4.4.1 流速势函数 49

4.4.2 流函数 50

4.4.3 流网及其特征 52

4.5 几种简单的平面势流 54

4.5.1 均匀等速流 54

4.5.2 源流与汇流 55

4.5.3 势涡 56

4.6 势流的叠加 57

本章小结 58

思考题 58

习题 59

5 实际（粘性）流体的动力学基础 61

5.1 粘性流体的运动方程：N-S方程 61

5.2 恒定元流的伯努利方程 61

5.3 恒定总流的伯努利方程 62

5.3.1 渐变流及其过流断面上动压强的分布 63

5.3.2 恒定总流的伯努利方程 64

5.3.3 恒定总流伯努利方程的应用 65

5.4 气流的伯努利方程 68

5.5 有流量分流或汇流的伯努利方程 70

5.6 有能量输入输出的伯努利方程 70

5.7 恒定总流的动量方程 72

5.7.1 恒定总流的动量方程 72

5.7.2 恒定总流动量方程的应用条件和使用方法 73

本章小结 74

思考题 75

习题 75

6 层流、紊流及其水头损失 79

6.1 粘性流体运动的两种形态——层流与紊流 79

6.1.1 雷诺实验 79

6.1.2 流动形态的判别准则——临界雷诺数 80

6.2 圆管中的层流 81

6.2.1 水头损失的分类 81

6.2.2 沿程水头损失与切应力的关系 82

6.2.3 圆管层流的断面流速分布 84

6.2.4 圆管层流的沿程水头损失 85

6.3 紊流基本理论 86

6.3.1 紊流的特征 86

6.3.2 运动参数的时均化 87

6.3.3 层流底层 88

6.3.4 混合长度理论 88

6.4 圆管紊流的沿程水头损失 90

6.4.1 阻力系数λ的影响因素 90

6.4.2 尼古拉兹实验 90

6.4.3 沿程阻力系数的半经验公式 92

6.4.4 沿程阻力系数的经验公式 93

6.5 局部水头损失 95

6.5.1 圆管突然扩大的阻力系数 96

6.5.2 其他的局部水头损失系数 97

6.6 边界层理论基础 98

6.6.1 边界层概念 98

6.6.2 平板边界层厚度 98

6.6.3 边界层分离 99

6.6.4 绕流阻力 100

本章小结 100

思考题 101

习题 102

7 量纲分析和流动相似原理 104

7.1 量纲分析的意义和量纲和谐原理 104

7.1.1 量纲和单位 104

7.1.2 有量纲量和无量纲量 105

7.1.3 量纲和谐原理 106

7.2 量纲分析方法 106

7.2.1 雷利法 106

7.2.2 π定理 107

7.3 流动相似概念 109

7.3.1 几何相似 109

7.3.2 运动相似 109

7.3.3 动力相似 110

7.4 相似准则 110

7.4.1 雷诺准则 111

7.4.2 佛汝德准则 111

7.4.3 欧拉准则 112

本章小结 114

思考题 114

习题 114

8 孔口、管嘴出流和有压管流 116

8.1 孔口出流 116

8.1.1 薄壁小孔口恒定出流 116

8.1.2 孔口变水头出流 118

8.2 管嘴出流 119

8.2.1 圆柱形外管嘴恒定出流 119

8.2.2 管嘴内的真空度 119

8.2.3 空化、空蚀现象与管嘴的使用条件 120

8.3 短、长管的水力计算 120

8.3.1 短管的水力计算 120

8.3.2 虹吸管的计算 122

8.3.3 水泵吸水管的计算 123

8.3.4 长管的水力计算 123

8.3.5 离心泵的原理和选用 126

8.4 管网计算基础 129

8.4.1 串联管路 129

8.4.2 并联管路 130

8.4.3 管网分类 131

8.5 水击 132

8.5.1 水击现象 133

8.5.2 水击压强计算 134

8.5.3 防止水击危害的措施 135

本章小结 136

思考题 137

习题 137

9 明渠水流和堰流 140

9.1 明渠均匀流 140

9.1.1 明渠的分类 140

9.1.2 明渠均匀流的特征 141

9.1.3 明渠均匀流的计算公式 141

9.2 明渠均匀流的最优断面和允许流速 142

9.2.1 水力最优断面 142

9.2.2 渠道允许流速 143

9.2.3 明渠均匀流的水力计算 143

9.3 明渠流的两种流态与佛汝德数 145

9.3.1 缓流、急流和临界流 145

9.3.2 佛汝德数 145

9.3.3 断面单位能量和临界水深 146

9.4 明渠恒定非均匀渐变流的微分方程 148

9.4.1 微分方程 148

9.4.2 水面曲线分析简介 149

9.5 明渠非均匀渐变流水面曲线的计算 151

9.6 水跃与跌水 153

9.6.1 水跃及其计算 153

9.6.2 跌水 156

9.7 堰流 156

9.7.1 堰的定义和分类 156

9.7.2 薄壁矩形堰和三角形堰 157

9.7.3 宽顶堰 158

9.7.4 实用堰 160

9.7.5 小桥孔径水力计算 161

本章小结 164

思考题 165

习题 165

10 渗流 167

10.1 渗流阻力定律 167

10.1.1 达西定律 167

10.1.2 紊流的渗流阻力定律 168

10.1.3 渗透系数确定方法 168

10.2 单井的渗流计算 170

10.2.1 无压恒定渐变渗流的基本公式 170

10.2.2 单井的渗流计算 170

10.3 渗流的基本微分方程和井群的渗流计算 172

10.3.1 渗流的基本微分方程 172

10.3.2 完全井的势函数 173

10.3.3 井群的渗流计算 174

本章小结 175

思考题 176

习题 176

附录 习题答案 177

参考文献 181